Análisis Biomecánico de la pierna en el pateo de fútbol sala
Juan Camilo Lopez [email protected]
Estudiante de V semestre de la Licenciatura en Educación Física.
Instituto Universitario de Educación Física
Universidad de Antioquia. Medellín, Colombia. 2006.
Autoriza la publicación: Profesor Carlos Alberto Agudelo Velásquez.
Especialista en Entrenamiento Deportivo..
ContenidoContenido
1) Historia y recorrido cronológico de la biomecánica.
2) Definición de biomecánica.
3) Aplicabilidad al deporte y la educación física.
4) Instrumentos de medición.
5) Estudio biomecánico del pateo en el fútbol de salon
6) Introducción al estudio
7) Habilidades y capacidades en el fútbol sala
8) Análisis cinemático del movimiento (tablas, gráficas, fotografías)
9) Análisis dinámico del movimiento(fuerza, potencia, gasto calórico…)
10)Centros de gravedad del movimiento (planilla segementaria, secuencias fotográficas)
11)Conclusiones del trabajo
12)Conclusiones generales13)Bibliografía
Historia de la BiomecánicaHistoria de la Biomecánica
Por siglos, el hombre ha mostrado fascinación por la arquitectura, el estilo, la forma y composición de su cuerpo. La búsqueda por entender la anatomía del cuerpo humano ha creado disciplinas muy especializadas y, con ello, la producción y desarrollo de herramientas científicas, cuya función principal es ayudar a descifrar el enigma que constituye el funcionamiento del mismo. La biomecánica se origina en la antiguedad con autores como Aristóteles y en la edad media con autores como Leonardo da Vinci, entre otros.
AristótelesAristóteles
Conocido por sus escritos sobre las partes corporales, movimientos y desplazamientos de los animales, con los que se inició el establecimiento de las leyes del movimiento.
Leonardo Da VinciLeonardo Da Vinci
Se interesaba por el movimiento del cuerpo humano desde las leyes mecánicas y físicas, y además de los estudios anatómicos del hombre y estudio sobre las leyes de las corrientes aéreas y acuáticas.
Giovanni Alfonso BorelliGiovanni Alfonso Borelli
CConocido médico y matemático italiano, alumno de GALILEO, fue el primero en determinar la posición del centro de gravedad en el cuerpo humano.
MareyMarey
Francés. En el año de 1880 perfeccionó la fotografía cronocíclica desarrollando un sistema dinamográfico basado en el sistema neumático
Braune y FisherBraune y Fisher
Estudiaron las propiedades del andar humano y determinaron un nuevo método para el cálculo del centro de gravedad.
La Biomecánica tomó un gran auge a partir de 1900,
cuando hubo una reestructuración de los juegos
olímpicos.
Fue de gran importancia a la hora de perfeccionar las
acciones motrices que favorecieran el desarrollo de la
técnica deportiva.
En los juegos olímpicos siempre se impone la mejor
marca, por lo que la pregunta es ¿cómo mejorar la
eficacia en las diferentes acciones motrices, que
permitan mejorar esas marcas?
Existían entonces 2 paradigmas: Empírico y Racional.
Desde lo racional la biomecánica tomaba una gran
importancia en mejorar esas marcas.
Las ciencias del deporte descubrieron que mediante el estudio y aplicación de la biomecánica se alcanzarían mejores niveles en los juegos olímpicos. Por esta razón, la mayor parte de países vieron en esta ciencia un mecanismo para la explotación de marcas y la técnica deportiva. En el año de 1931, antes de la segunda guerra mundial, la biomecánica dio un gran paso, pues empezó a tratarse como tema de discusión en congresos y seminarios en diferentes países del mundo. Después de la segunda guerra mundial la biomecánica tomó tal importancia que crecieron poderosamente las investigaciones sobre esta ciencia y muchos países –socialistas y capitalistas- se vincularon a este tipo de investigaciones para hacer de la biomecánica una
ciencia con argumentos.
En la actualidad la biomecánica deportiva es una
importante ciencia, que partió de la necesidad de
perfeccionar la técnica deportiva y mejorar la
eficacia.
Se han logrado resultados sorprendentes, con la
aplicabilidad de ésta.
Bio, prefijo o sufijo de origen griego, significa vida. Mecánica es el estudio de los movimientos de los objetos y de las fuerzas que afectan a dichos movimientos. Sus conceptos y principios aparecen, directa e indirectamente, en muchas áreas de las ciencias físicas y se sintetizan en las tres leyes generales del movimiento formuladas por Newton (1643-1727). Son: Principio de Inercia, Principio de masa y Principio de Acción y Reacción, por lo que biomecánica (bio y mecánica) es el estudio de los efectos de las fuerzas mecánicas en los organismos vivos.
Biomecánica
Seres vivos Leyes de la mecánica
AnimalesHombre Mecánica
Cinemática Dinámica
CinéticaEstática
Campo de estudioCampo de estudio
CinemáticaCinemática: Parte de la Biomecánica que estudia los movimientos sin tener en cuenta las causas que lo producen. Se dedica exclusivamente a su descripción. Describe las técnicas deportivas o las diferentes habilidades y recorridos que el hombre puede realizar. Por ejemplo, un lanzamiento a la canasta en baloncesto o la distancia recorrida por el base en un partido.
DinámicaDinámica: Estudia el movimiento o la falta de éste relacionado con las causas que lo provocan.
CinéticaCinética: Estudia las fuerzas que provocan el movimiento. Por ejemplo, el estudio de las fuerzas implicadas en el lanzamiento a la canasta o durante la salida de un velocista.
EstáticaEstática: Estudio de las fuerzas que determinan que los cuerpos se mantengan en equilibrio. Por ejemplo, cómo un escalador se mantiene sobre unas presas o cómo el windsurfista se mantiene sobre la tabla.
Actividad física y biomecánicaActividad física y biomecánica
El estudio científico de la actividad física supone la participación de distintas disciplinas científicas que intentan,a través de sistemas de análisis y metodologías diferentes,
explicar las variables que intervienen en el complejo proceso de los gestos deportivos.
Comportamiento motor
Fisiología Deportiva Biomecánica Deportiva
Estudio de los
procesos
energéticos y la
coordinación
intrínseca
de los movimientos
Estudo del movimiento
humano desde lo
psicológico, con el fin
de mejorar los
procesos cognitivos.
atención, percepción
memoria
Estudio el
movimiento a
través del análisis
de las leyes
mecánicas y físicas
Objetivos de la biomecánica en nuestra áreaObjetivos de la biomecánica en nuestra área
Educación FísicaEducación Física
�Dictar principios generales que ayuden a comprender y ejecutar las actividades y ejercicios que se plantean en las clases.
�Dictar principios sobre la forma de evitar lesiones. �Describir tareas y ejercicios.
�Aportar métodos de registro sencillos que contribuyan a medir distintas características de la motricidad.
Deporte de alta competiciónDeporte de alta competición
�Describir la técnica deportiva.
�Ayudar en el entrenamiento corrigiendo defectos y buscando las técnicas más eficaces.
�Desarrollar métodos de medida y registro.
�Reducir el peso del material deportivo sin detrimento de sus características
Instrumentos y métodos sencillos o Instrumentos y métodos sencillos o
domésticosdomésticos
• Podómetro
• Vídeo
• Fotografía
• Test de campo
• Papel fotográfico
• Cassette
• Cuenta
kilómetros de
bicicleta
• Cinta métrica
• Pie de rey
• Goniómetro
• Cronómetro
ErgometrErgometríía a
E.M.GE.M.G..
••EcografEcografíía a
••Balanza Balanza
••TallTallíímetro metro
••PaquPaquíímetro metro
••CompCompáás de pliegues s de pliegues
••CompCompáás ginecols ginecolóógicogico
Antropometría OTROS
PlataformasPlataformas de fuerza de fuerza
PlataformaPlataforma de presiones de presiones
CalibradorCalibrador de sujecide sujecióón n
DinamDinamóómetrometro
DINAMICOS
••CinematografCinematografíía y va y víídeo de alta velocidad deo de alta velocidad
••FotografFotografíía a
••RadiologRadiologíía y radioscopia a y radioscopia
••FotografFotografíía de huella luminosa a de huella luminosa
••FotografFotografíía a cronoccronocííclicaclica
Indirectos
••ElectrogoniElectrogonióómetro metro
••AcelerAceleróómetro metro
••CCéélulas fotoellulas fotoelééctricas ctricas
Directos
CINEMATICOS
ANALISIS BIOMECANICO DE LA ANALISIS BIOMECANICO DE LA
PIERNA EN EL PATEO DE PIERNA EN EL PATEO DE
FUTBOL SALAFUTBOL SALA
IIntroducciónntroducción
• Se realizó un análisis biomecánico algesto deportivo pateo de balón en fútbolsala, en el segmento corporal del tren inferior que involucra muslo, pierna y pie.
• Se busca analizar la cinemática del movimiento, la dinámica y los centros de gravedad durante las diferentes secuencias de fotos obtenidas.
Fuente:http://www.sidisalta.com.ar/Cuerpo%5Cpages%5CMUSCULOS%20DEL%20MUSLO.htm
Músculos Músculos ddel el ttrenren Inferior Inferior qqueue intervienen intervienen een n eel l ppateoateo: : MusloMuslo
Fuente: http://www.ultrawalking.net/racewalking/dinamicamarcha.html
Músculos Músculos ddel el ttrenren Inferior Inferior qqueue intervienen intervienen een n eel l ppateoateo. Pierna. Pierna
Mejoramiento de habilidades y capacidades Mejoramiento de habilidades y capacidades
en el fútbol salaen el fútbol sala
Capacidades físicas Capacidades físicas
ResistenciaResistencia: aumento de: Vo2 máx., volumen sistólico por minuto y disminución de la fatiga.
FuerzaFuerza: aumento del número de fibras musculares en los músculos del tren inferior, mejoramiento de la fuerza explosiva, incremento de la velocidad de contracción.
VelocidadVelocidad: mejoramiento de los movimientos cíclicos y acíclicos, repuesta sensorio motora (transmisión nerviosa), velocidad de reacción.
Mejoramiento de habilidades y Mejoramiento de habilidades y capacidades en el fútbolcapacidades en el fútbol
Capacidades coordinativasCapacidades coordinativas
Mejoramiento de la coordinación oculo pédica, el ritmo, la espacialidad y la temporalidad.
Habilidades básicasHabilidades básicas
Perfeccionamiento de patrones básicos de movimiento correr, saltar, patear, con el fin de generar destrezas.
Beneficios del fútbol salaBeneficios del fútbol sala
Disminución de la presión arterial.Aumento de la capacidad pulmonar.Aumento de la fuerza muscular.Aumento de la capacidad aeróbica.Disminución de la masa grasa.Disminución de los niveles de triglicéridos.Aumento de HDL.Disminución de los niveles de insulina.Mejoría de la relación del individuo con el propio cuerpo.Modificación de la conducta alimentaría, con disminución del apetito, en especial de la ansiedad.
http://apuntes.rincondelvago.com/beneficios-del-deporte.html
CINEMATICA
101.7101.738.838.8178.8178.822.3622.360.1250.1250.8750.87574°74°T6= F15T6= F15--
F16F16
79.479.474.774.714014017.517.50.1250.1250.750.7558°58°T5= F14T5= F14--
F15F15
61.961.9--295.2295.232.632.68.168.160.250.250.6250.62527°27°T4= F12T4= F12--
F14F14
29.329.3232.3232.3106.4106.413.3013.300.1250.1250.3750.37544°44°T3= F11T3= F11--
F12F12
16.0216.02212.5212.577.3677.369.679.670.1250.1250.250.2532°32°T2= F10T2= F10--
F11F11
6.356.35******50.850.86.356.350.1250.1250.1250.12521°21°T1= F9T1= F9--F10F10
Distancia
Acumulada.
a
acelera.
v
velocidad
d
distancia
t
por tramo
t
continuo
AnguloTramos
Espacio vs. tiempoEspacio vs. tiempo
0102030405060708090
100110
0.125 0.25 0.375 0.625 0.75 0.875
tiempo (sg)
dis
tan
cia
(c
m)
Velocidad vs. TiempoVelocidad vs. Tiempo
0
30
60
90
120
150
180
210
0.125 0.25 0.375 0.625 0.75 0.875
tiempo (sg)
velo
cid
ad
(cm
/sg
)
Aceleración vs. TiempoAceleración vs. Tiempo
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
0.125 0.25 0.375 0.625 0.75 0.875
Aceleracion (m/s)
tiem
po
(sg
)
TrabajoTrabajo
T = F *d
F = Br *r_
Bf
F = Br *r
Bf
• Br = r = 40cm*0.432=17.3
• BF = 5.6 cm.
R = m * g = 56*9.8 = 548.8
548.8*9.63(PR)
100
• R = 52.84 N
BF =5.6 CM
BR = 17.3
R =52.84 N
d =1.01 md =1.01 m
Planilla para la aplicación del
método segmental en el cálculo del
centro de gravedad del cuerpo
humano
Suma Suma TyTy/ 97.27= 9,8/ 97.27= 9,8Y: C.G. Y: C.G.
Suma Suma TxTx/ 97.27= 6,8/ 97.27= 6,8X: C.G. X: C.G.
1015,3Suma=Suma=663663Suma=Suma=
76,29.639.63990.4330.433--2,52,576,376,39.639.637.57.50.4330.433116,56,58,58,5997.57.5Muslo IzquierdoMuslo Izquierdo
21,54.534.536,56,50.4330.433--4434,534,54.534.538.58.50.4330.433--222,52,56,56,56,56,58.58.5Pierna IzquierdaPierna Izquierda
31.421.422,22,20.4290.429--0,20,210,110,11.421.426.56.50.4290.4291,51,522882,22,26.56.5Pie IzquierdoPie Izquierdo
709.639.63990.4330.433--4446,746,79.639.635.55.50.4330.433--1,51,55544995.55.5Muslo DerechoMuslo Derecho
18,74.534.53550.4330.433--2215,115,14.534.53440.4330.433--1,51,5332,52,55544Pierna DerechaPierna Derecha
3,521.421.42330.4290.429--1,21,23,93,91.421.422.52.50.4290.4290,70,71,81,83,23,2332.52.5Pie DerechoPie Derecho
36,42.632.6314,514,50.4360.436--1,51,522,722,72.632.63880.4360.4361,51,513139,59,514,514,588Brazo IzquierdoBrazo Izquierdo
21,21.561.5613130.4330.4331,51,514,814,81.561.569.59.50.4330.4330014,514,59,59,513139.59.5
Antebrazo Antebrazo
IzquierdoIzquierdo
9,50.640.6414,514,50.5060.5060,70,75,435,430.640.649.59.50.5060.506--0,20,215,215,29,39,314,514,59.59.5Mano IzquierdaMano Izquierda
35,82.632.6314,514,50.4360.436--2217172.632.636.56.50.4360.4360012,512,56,56,514,514,56.56.5Brazo DerechoBrazo Derecho
19,161.561.5612,512,50.4330.433--0,50,511,411,41.561.566.56.50.4330.4332212128,58,512,512,56.56.5
Antebrazo Antebrazo
DerechoDerecho
6,540.640.648,58,50.5060.5063,43,46,76,70.640.6412120.5060.506--3311,911,9998,58,51212Mano DerechaMano Derecha
575,248.8448.8414,514,50.4950.495--5,55,5341,8341,848.8448.84770.4950.49500997714,514,577TroncoTronco
118,67.617.6114,514,50.4330.4332,52,556,656,67.617.61770.4330.4331117178814,514,577CabezaCabeza--CuelloCuello
TyP.R.P.R.YpYpD.R.D.R.YdYd--YpYpTxTxP.R.P.R.XpXpD.R.D.R.XdXd--XpXpYdYdXdXdYpYpXpXp
[([(YdYd--YpYp)(D.R.)+)(D.R.)+YpYp](P.R.)=](P.R.)=TyTy[([(XdXd--XpXp)(D.R.)+)(D.R.)+XpXp](P.R.)=](P.R.)=TxTx
Coordenadas Coordenadas
CartesianasCartesianasSegmento Segmento
CorporalCorporal
Centro de Gravedad
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 8 9 10 11 12 1313
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
31
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
314
15
1
6
17
14
15
1
6
17
Suma Ty/ 97.27= 11.13Y: C.G.
Suma Tx/ 97.27= 5.75X: C.G.
1082,8Suma=559,4Suma=
819.6370.433-2,566,79.636,50.433177,59,56,5Muslo Izquierdo
224.532,10.433-4,932,94.537,50.433-0,52,1777,5Pierna Izquierda
2,611.422,10.429-0,610,81.4270.4291,52,18,52,17Pie Izquierdo
76,49.635,90.433-3,658,59.6350.4332,55,97,59,55Muslo Derecho
18,54.5380.4331,220,54.535,80.433-2,982,96,85,8Pierna Derecha
7,41.421,50.429-6,56,311.422,90.4293,61,56,582,9Pie Derecho
38,42.6313,50.436-217,42.6370.436-0,813,56,215,57Brazo Izquierdo
19,71.5611,50.433-210,141.566,50.433011,56,513,56,5
Antebrazo
Izquierdo
7,320.64110.506-0,94,280.646,50.5060,4116,911,96,5Mano Izquierda
37,52.6313,30.436-1,713,32.634,50.4361,313,33,2154,5Brazo Derecho
12,41.56110.433-12,34,91.563,20.4330113,213,33,2
Antebrazo
Derecho
6,870.6410,50.506-0,52,050.643,10.5060,210,53,3113,1Mano Derecha
62448.84100.495-5,5268,548.845,20.4950,6105,815,55,2Tronco
128,77.6115,50.433-2,543,17.615,80.433-0,315,55,5185,8Cabeza-Cuello
TyP.R.YpD.R.Yd-YpTxP.R.XpD.R.Xd-XpYdXdYpXp
[(Yd-Yp)(D.R.)+Yp](P.R.)=Ty[(Xd-Xp)(D.R.)+Xp](P.R.)=Tx
Coordenadas
CartesianasSegmento
Corporal
Centro De Centro De
GravedadGravedad
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 149 10 11 12 13 14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1
1
11
2
3
4
5
6
7
8
9
1 0
1
1
12
13
1
4
15
16
17
2
13
1
4
15
16
17
Suma Ty/ 97.27= 13.7Y: C.G.
Suma Tx/ 97.27= 7.59X: C.G.
1333,5Suma=739,1Suma=
85,89.63100.433-2,578,49.637,50.4331,57,59107,5Muslo Izquierdo
24,94.537,50.433-4,642,34.5390.4330,82,99,87,59Pierna Izquierda
4,111.422,90.429014,71.429,80.4291,42,911,22,99,8Pie Izquierdo
77,39.639,20.433,2,773,69.6370.4331,56,58,59,27Muslo Derecho
20,64.536,50.433-4,536,74.538,20.433-0,2286,58,2Pierna Derecha
2,771.4220.4290,112,41.4280.4291,81,99,828Pie Derecho
342.6313,50.436-1,320,872.637,50.436112,28,513,57,5Brazo Izquierdo
18,221.5612,20.433-1,213,91.568,50.4331119,512,28,5Antebrazo Izquierdo
6,240.649,50.5060,56,710.64110.506-110109,511Mano Izquierda
352.63140.436-1,513,32.635,50.436-112,54,5145,5Brazo Derecho
18,41.5612,50.433-1,56,91.564,90.433-1,1113,812,54,9Antebrazo Derecho
6,650.64110.506-1,22,490.6440.506-0,29,83,8114Mano Derecha
604,248.8414,50.495-4,3363,648.8470.4950,910,27,914,57Tronco
121,17.61170.433-2,553,27.6170.433014,57177Cabeza-Cuello
TyP.R.YpD.R.Yd-YpTxP.R.XpD.R.Xd-XpYdXdYpXp
[(Yd-Yp)(D.R.)+Yp](P.R.)=Ty[(Xd-Xp)(D.R.)+Xp](P.R.)=TxCoordenadas CartesianasSegmento Corporal
Cen
tro D
e
Cen
tro D
e
Gra
ved
ad
Gra
ved
ad
1 2
3 4
5
6 7
8 9
10
11
1
2 1
3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 11 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 11 12 13 14 15 16 172 13 14 15 16 17
COMPORTAMIENTO DEL CENTRO DE
GRAVEDAD
0
5
10
15
FOTO1 FOTO2 FOTO3
RANGO DE FOTOS
AL
TU
RA
AL
CA
NZ
AD
A
Con el fin de mejorar la potencia del pateo, se podría hacer un fortalecimiento del cuadriceps que le permita al jugador tener no solo una mayor eficacia sino una mayor fuerza y velocidad en el pateo.
La técnica del gesto deportivo se realizó adecuadamente, con una buena fase aérea que permite imprimir fuerza al balón.
La biomecánica es una ciencia muy completa, que estudia la
aplicación de las leyes de la mecánica a las estructuras y los órganos de los seres vivos.
Permite aplicar los conocimientos de la matemática y la física,
con el fin de entender el comportamiento de un ser vivo (en nuestro caso el hombre) a un problema de la vida cotidiana.
Ofrece amplias posibilidades de aplicación en la resolución de
problemas prácticos y cotidianos.
En nuestro caso puede aplicarse al análisis del movimiento
humano, con el fin de mejorar la eficiencia de los movimientos ylas habilidades en un deporte especifico para, de esta manera,
convertirlo en una destreza motriz.
BibliografíaBibliografía
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